CN108539225A - 固体氧化物燃料电池的启动方法及固体氧化物燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种固体氧化物燃料电池的启动方法及固体氧化物燃料电池，其中，启动方法为：将固体氧化物燃料电池的电堆分成至少两组，每组中的电堆数量为一个或多个，将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆进行集中加热启动。本启动方法中，将固体氧化物燃料电池的电堆分成至少两组，每组中的电堆数量为一个或多个，将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆进行集中加热启动。与现有的燃烧器中热量同时均匀加热每一个电堆相比，每组电堆的质量明显下降，升温所需的热量成倍降低，只要有一组电堆完成启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，极大地缩短了SOFC的启动时间，且SOFC发电本身就是放热反应，进一步促进后续电堆的快速热机。

Description

固体氧化物燃料电池的启动方法及固体氧化物燃料电池
技术领域
本发明涉及固体氧化燃料电池技术领域，特别涉及一种固体氧化物燃料电池的启动方法。本发明还涉及一种基于该启动方法的固体氧化物燃料电池。
背景技术
固体氧化物燃料电池(英文名称为Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)，属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
如图1所示，当前通用的SOFC包含加热器1、燃料重整器2、电堆3、燃烧器4等几个核心部件。其中，电堆3包括阳极和阴极，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所；燃料重整器2的作用是，在高温下，燃料和水蒸气发生反应，生成燃料电池反应需要的H2和CO等；燃烧器4是将燃料进行燃烧，反应后生成CO2和H2O等，并放出热量，放出的热量用于燃料重整器2的加热。
一个SOPC包含的电堆3的数量通常为几个乃至十几个，每个电堆3需要分别提供燃料电池反应需要的空气和燃料。由于SOFC属于中高温燃料电池，电堆3运行温度高达600-1000℃，因此空气和燃料进入电堆3前均需要加热。空气在加热器1中被加热升温，进入电堆每个电堆的阴极。燃料则在燃料重整器2中被加热重整，燃料在高温下被重整成H2和CO等，而后进入每个电堆3的阳极。空气加热、燃料重整所需要的能量来自燃烧器4产生的高温排气。SOFC在冷启动时，电堆3需要加热至600-1000℃，***才能正常工作，此时通常在燃烧器4中喷入燃料，燃料催化燃烧放热，释放出的热量对空气和燃料进行加热，升温后的空气和燃料则继续对电堆3进行加热，从而逐步提高SOFC的电堆3的温度，直到电堆3提升至正常高温反应温度。
但是，SOFC存在的主要问题是启动速度过慢，启动时间长，通常需要长达几个小时，通过创造性地研究发现，其主要有以下原因：一是SOFC属于高温燃料电池，反应温度高达600-1000℃，而环境温度仅几十℃，启动过程的温度偏差巨大；二是SOFC通常包含多个电堆3，每个电堆又由上百片电池组组成，电堆3整体质量大，电堆材质也是热容较大的陶瓷和金属等，导致SOFC的电堆3的热容很大，升温速度很慢。也正是由于SOFC长达数小时的启动时间，导致其应用推广的一个关键难点，严重制约了其在车用领域的应用。
综上所述，如何缩短SOFC的启动时间，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种固体氧化物燃料电池的启动方法，以缩短SOFC的启动时间。
本发明的另一个目的在于提供一种基于该启动方法的固体氧化物燃料电池，以缩短SOFC的启动时间。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种固体氧化物燃料电池的启动方法，将固体氧化物燃料电池的电堆分成至少两组，每组中的电堆数量为一个或多个，将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆进行集中加热启动。
优选地，在上述的启动方法中，所述电堆的总数为N个，N为大于1的整数，每组中的电堆数量均为一个，当第1个电堆进行加热达到启动温度后，进行第2个电堆的加热启动，依次类推，直至第N个电堆的加热启动完成后，停止所述燃烧器中的燃料供给。
优选地，在上述的启动方法中，所述燃烧器利用所述电堆中反应后剩余的燃料作为启动过程中的燃料。
本发明还提供了一种固体氧化物燃料电池，包括N个电堆、氧化气体加热器、燃料重整器和燃烧器，所述氧化气体加热器的加热气体进口和所述燃料重整器的加热气体进口均与所述燃烧器的排气口连通，所述N为大于1的整数；所述N个电堆分为至少两组电堆单元，每组电堆单元中的电堆数量为一个或多个；所述氧化气体加热器的气体出口与每组电堆单元的电堆阴极通过一一对应的氧化气体管道连通；所述燃料重整器的燃料出口与每组电堆单元的电堆阳极通过一一对应的燃料管道连通；所述氧化气体管道和所述燃料管道上均设置有控制阀；逐组开启对应每组电堆单元的所述氧化气体管道和所述燃料管道上的控制阀。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，每组所述电堆单元中的电堆的数量均为一个，每个所述电堆的阴极分别通过一个所述氧化气体管道与所述氧化气体加热器的气体出口连通；每个所述电堆的阳极分别通过一个所述燃料管道与所述燃料重整器的燃料出口连通。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，所述每组电堆单元的尾气口与所述燃烧器的进气口连通。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，通入所述氧化气体加热器中的氧化气体为空气或含氧气体。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，通入燃料重整器中的燃料为天然气。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，所述燃烧器中的燃料为氢气和一氧化碳的混合气体。
优选地，在上述的固体氧化物燃料电池中，还包括控制器，所述控制器与所述控制阀连接，所述控制器用于控制与每组所述电堆单元一一对应的所述控制阀依次开启和关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的固体氧化物燃料电池的启动方法中，将固体氧化物燃料电池的电堆分成至少两组，每组中的电堆数量为一个或多个，将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆进行集中加热启动。与现有的燃烧器中热量同时均匀加热每一个电堆相比，将电堆分成至少两组，每组电堆的质量明显下降，升温所需的热量成倍降低，只要有一组电堆完成启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，极大地缩短了SOFC的启动时间，且SOFC发电本身就是放热反应，进一步促进后续电堆的快速热机。
本发明提供的固体氧化物燃料电池基于本申请中的启动方法，将N个电堆分成至少两组电堆单元，每组电堆单元中的电堆数量为一个或多个，每组电堆单元的电堆阴极分别通过一一对应的氧化气体管道与氧化气体加热器的气体出口连通，每组电堆单元的电堆阳极分别通过一一对应的燃料管道与燃料重整器的燃料出口连通，每个氧化气体管道和每个燃料管道上均设置有控制阀，逐组开启对应每组电堆单元的所述氧化气体管道和所述燃料管道上的控制阀，实现了将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆单元的电堆进行集中加热启动，极大地缩短了SOFC的启动时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的固体氧化物燃料电池的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种固体氧化物燃料电池的结构框图；
图3为本发明实施例提供的另一种固体氧化物燃料电池的结构框图；
图4为本发明实施例提供的第三种固体氧化物燃料电池的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种固体氧化物燃料电池的启动方法的流程示意图。
其中1为加热器、2为燃料重整器、3为电堆、4为燃烧器、5为氧化气体加热器、6为控制阀、7为氧化气体管道、8为燃料管道。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种固体氧化物燃料电池的启动方法，缩短了SOFC的启动时间。
本发明还提供了一种基于该启动方法的固体氧化物燃料电池，缩短了SOFC的启动时间。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种固体氧化物燃料电池的启动方法，以下简称启动方法，该启动方法为：将固体氧化物燃料电池的电堆3分成至少两组，每组中的电堆3数量均为一个或多个，将燃烧器4燃烧产生的热量逐组对每组电堆3进行集中加热启动，即一组电堆3先进行加热启动完成后，再进行下一组电堆3的加热启动，以组为单位依次进行加热启动。
与现有的将燃烧器4中热量同时均匀加热所有电堆3的方法相比，本发明中的启动方法将电堆3分成至少两组，先加热启动一组，再依次加热启动其它组电堆3，每组电堆3的质量相较于整个固体氧化燃料电池的质量明显下降，每组升温所需的热量成倍降低，只要有一组电堆3先完成加热启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，极大地缩短了SOFC的启动时间，且SOFC发电本身就是放热反应，当一组电堆3先完成启动并工作时，其产生的热量进一步促进了后续电堆3的快速热机。
进一步地，在本实施例中，电堆3的总数为N个，N为大于1的整数，每个电堆3均包括阴极和阳极，将N个电堆3分组后，每组中的电堆3数量为一个，即每个电堆3为单独的一组。当燃烧器4的热量对第1个电堆3进行加热达到启动温度后，第1个电堆3完成启动，此时，整个SOFC可通过第1个电堆3先进行供电使用。与此同时，燃烧器4的热量开始对第2个电堆3进行加热启动，且第1个电堆3工作时产生的热量可以有助于第2个电堆3的加热启动，第2个电堆3完成启动，此时，整个SOFC通过第1个电堆3和第2个电堆3进行供电使用。与此同时，燃烧器4的热量开始对第3个电堆3进行加热启动，且第1个电堆3和第2个电堆3工作时产生的热量可以有助于第3个电堆3的加热启动。依次类推，直至燃烧器4的热量对第N个电堆3(即最后一个)进行加热启动，第N个电堆3完成后，停止燃烧器4中的燃料供给。
由于一个电堆3的质量为最小质量，因此，每个电堆3升温所需的热量最小，只要有一个电堆3先完成加热启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，即整个SOFC启动的时间就是一个电堆3启动的时间，启动时间最短。
相比传统的N个电堆3一起加热，一个电堆3的质量变为了原先的1/N，根据电堆加热公式(1)，电堆温度升高所需的热量变为了原来的1/N，因此一个电堆3的启动时间变为了原先的1/N。例如，如果SOFC有10个电堆3，则10个电堆3顺序进行加热时，启动时间缩短为原先的1/10，极大地缩短了电堆3的启动时间，为SOFC在车用等领域的应用奠定了基础。
Q＝cp·m·△T(1)
其中，Q为高温气体传给电堆3的热量，m为电堆3的质量，△T为电堆3的温度变化。
当然，每组的电堆3数量还可以为两个、三个、四个等更多个，相较于现有的同时对全部的电堆3进行均匀加热启动相比，依然大大缩短了启动时间。
进一步地，在本实施例中，燃烧器4利用电堆3中反应后剩余的燃料作为启动过程中的燃料。由于燃料在电堆3在进行反应后，会剩余一些燃料，这些加热后的燃料可以充分利用，作为燃烧器4的燃料进行燃烧放热，提高了燃料的利用率，加热后的燃料更有利于燃料的燃烧，提高了热效率。当然，燃烧器4也可以一直采用新的燃料进行燃烧，电堆3反应后剩余的燃料收集后存储或用于其它地方。
如图2和图3所示，基于以上任一实施例所描述的启动方法，本发明实施例还提供了一种固体氧化物燃料电池，以下简称SOPC，其包括N个电堆3、氧化气体加热器5、燃料重整器2和燃烧器4；其中，N为大于1的整数，氧化气体加热器5的加热气体进口和燃料重整器2的加热气体进口均与燃烧器4的排气口连通；N个电堆3分为至少两组电堆单元，每组电堆单元中的电堆3数量为一个或多个，且多组电堆单元的电堆3数量可以相同，也可以不同；氧化气体加热器5的气体出口与每组电堆单元的电堆阴极通过一一对应的氧化气体管道7连通，即每个电堆3的阴极均通过一个氧化气体管道7与氧化气体加热器5的气体出口连通；燃料重整器2的燃料出口与每组电堆单元的电堆阳极通过一一对应的燃料管道8连通，即每个电堆3的阳极均通过一个燃料管道8与燃料重整器2的燃料出口连通；氧化气体管道7和燃料管道8上均设置有控制阀6，如图2所示，每个氧化气体管道7和每个燃料管道8上均分别设置有控制阀6，则在进行每组电堆单元的加热启动时，控制该组电堆单元对应的所有氧化气体管道7和所有燃料管道8上的控制阀6同步开启和关闭，且与同一组电堆单元连通的氧化气体管道7和燃料管道8上的控制阀6的闭合状态一致；或者如图3所示，每组电堆单元的共用的氧化气体管道7上和共用的燃料管道8上分别设置控制阀6，通过控制每组电堆单元对应的共用的氧化气体管道7和共用的燃料管道8上的控制阀6便可以实现该组电堆单元的所有管道的通断；逐组开启对应每组电堆单元的氧化气体管道7和燃料管道8上的控制阀6。
该固体氧化物燃料电池以参照以上实施例的启动方法，其工作过程如图5所示，启动SOPC时，向燃烧器4中喷入燃料，燃料在燃烧器4中燃烧放出热量，热量经过氧化气体加热器5和燃料重整器2中，对氧化气体加热器5中的氧化气体进行加热，与此同时，对燃料重整器2中的燃料进行加热；此时，打开对应第1组电堆单元的氧化气体管道7和燃料管道8上的控制阀6，加热后的氧化气体通过开启后的氧化气体管道7进入第1组电堆单元的电堆阴极中，加热后的燃料通过开启后的燃料管道8进入第1组电堆单元的电堆阳极中，进行反应，与此同时，加热的氧化气体和燃料对第1组电堆单元进行加热启动，当第1组电堆单元的出口温度达到启动温度时，完成第1组电堆单元的启动，此时，整个SOPC通过第1组电堆单元的电堆3进行供电使用。之后，打开对应第2组电堆单元的氧化气体管道7和燃料管道8上的控制阀6，加热后的氧化气体通过开启后的氧化气体管道7进入第2组电堆单元的电堆阴极中，加热后的燃料通过开启后的燃料管道8进入第2组电堆单元的电堆阳极中，进行反应，与此同时，加热的氧化气体和燃料对第2组电堆单元进行加热启动，当第2组电堆单元的出口温度达到启动温度时，完成第2组电堆单元的启动。依次类推，直至打开对应最后一组电堆单元的氧化气体管道7和燃料管道8上的控制阀6，加热后的氧化气体通过开启后的氧化气体管道7进入最后一组电堆单元的电堆阴极中，加热后的燃料通过开启后的燃料管道8进入最后一组电堆单元的电堆阳极中，进行反应，与此同时，加热的氧化气体和燃料对最后一组电堆单元进行加热启动，当最后一组电堆单元的出口温度达到启动温度时，完成最后一组电堆单元的启动，此时，完成整个SOPC的启动，停止向燃料器4中喷入燃料。
该SOPC的启动通过分批次加热启动电堆，先加热启动一组，再依次加热启动其它组电堆单元，每组电堆单元的质量相较于整个固体氧化燃料电池的质量明显下降，每组电堆单元升温所需的热量成倍降低，只要有一组电堆单元先完成加热启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，极大地缩短了SOFC的启动时间，且SOFC发电本身就是放热反应，当一组电堆单元先完成启动并工作时，其产生的热量进一步促进了后续电堆的快速热机。
进一步地，在本实施例中，每组电堆单元中的电堆3的数量均为一个，每个电堆3的阴极分别通过一个氧化气体管道7与氧化气体加热器4的气体出口连通；每个电堆3的阳极分别通过一个燃料管道8与燃料重整器2的燃料出口连通。由于一个电堆的质量为最小质量，因此，每个电堆升温所需的热量最小，只要有一个电堆3先完成加热启动，则整个固体氧化物燃料电池便可以进行供电使用，即整个SOFC启动的时间就是一个电堆3启动的时间，启动时间最短。
当然，每组电堆单元的电堆3数量还可以为两个、三个、四个等更多个，相较于现有的同时对全部的电堆3进行均匀加热启动相比，依然大大缩短了启动时间。
如图3所示，对SOPC进一步优化，在本实施例中，每组电堆单元的尾气口与燃烧器4的进气口连通，即参与电堆3反应的燃料有剩余，剩余的燃料通过电堆单元的尾气口排出后，进入燃烧器4中参与燃烧器4的燃烧放热。燃烧器4利用电堆3中反应后剩余的燃料作为启动过程中的燃料，提高了燃料的利用率，且剩余的燃料由于加热后温度较高，更有利于燃料的燃烧，提高了热效率。当然，燃烧器4也可以一直采用新的燃料进行燃烧，电堆3反应后剩余的燃料收集后存储或用于其它地方。
作为优化，在本实施例中，通入氧化气体加热器5中的氧化气体为空气或含氧气体。空气和含氧气体中均具有氧气，加热后进入电堆3的阴极，参与还原反应。氧化气体优化采用空气，成本低，制取方便。当然，氧化气体还可以为纯氧等其它含有氧气的混合气体。
作为优化，在本实施例中，通入燃料重整器2中的燃料为天然气，天然气和水在燃料重整器2中加热重整后生成氢气和一氧化碳，纯度较高，加热后通入电堆3的阳极，参与氧化反应。当然，通入燃料重整器2中的燃料还可以为纯甲烷气体等能够分解成氢气和一氧化碳的物质，只是天然气制取方便，成本相对于其他燃料较低，能源清洁。
在本实施例中，燃烧器4中的燃料为氢气和一氧化碳的混合气体，如此设置，燃烧器4中的燃料可以与后续电堆3反应后剩余的燃料混合，一起参与燃烧，最终形成水和二氧化碳，对环境不产生污染。当然，燃烧器4中的燃料也可以为天然气、煤气、汽油、柴油等，只要能够燃烧放出热量即可。
进一步地，在本实施例中，固体氧化物燃料电池还包括控制器，控制器与控制阀6连接，控制器用于控制与每组电堆单元一一对应的控制阀6依次开启和关闭，实现控制阀6的自动顺序开启和关闭。当然，也可以也可以通过人为控制相应控制阀6的开启和关闭，实现控制阀6的手动顺序开启和关闭。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池的启动方法，其特征在于，将固体氧化物燃料电池的电堆(3)分成至少两组，每组中的所述电堆(3)的数量为一个或多个，将燃烧器(4)燃烧产生的热量逐组对每组所述电堆(3)进行集中加热启动。
2.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述电堆(3)的总数为N个，N为大于1的整数，每组中的所述电堆(3)数量均为一个，当第1个电堆进行加热达到启动温度后，进行第2个电堆的加热启动，依次类推，直至第N个电堆的加热启动完成后，停止所述燃烧器(4)中的燃料供给。
3.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述燃烧器(4)利用所述电堆(3)中反应后剩余的燃料作为启动过程中的燃料。
4.一种固体氧化物燃料电池，包括N个电堆(3)、氧化气体加热器(5)、燃料重整器(2)和燃烧器(4)，所述氧化气体加热器(5)的加热气体进口和所述燃料重整器(2)的加热气体进口均与所述燃烧器(4)的排气口连通，所述N为大于1的整数；其特征在于，N个所述电堆(3)分为至少两组电堆单元，每组电堆单元中的电堆(3)的数量为一个或多个；所述氧化气体加热器(5)的气体出口与每组电堆单元的电堆阴极通过一一对应的氧化气体管道(7)连通；所述燃料重整器(2)的燃料出口与每组电堆单元的电堆阳极通过一一对应的燃料管道(8)连通；所述氧化气体管道(7)和所述燃料管道(8)上均设置有控制阀(6)；逐组开启对应每组电堆单元的所述氧化气体管道(7)和所述燃料管道(8)上的所述控制阀(6)。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，每组所述电堆单元中的电堆(3)的数量均为一个，每个所述电堆(3)的阴极分别通过一个所述氧化气体管道(7)与所述氧化气体加热器(5)的气体出口连通；每个所述电堆(3)的阳极分别通过一个所述燃料管道(8)与所述燃料重整器(2)的燃料出口连通。
6.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述每组电堆单元的尾气口与所述燃烧器(4)的进气口连通。
7.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，通入所述氧化气体加热器(5)中的氧化气体为空气或含氧气体。
8.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，通入所述燃料重整器(2)中的燃料为天然气。
9.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述燃烧器(4)中的燃料为氢气和一氧化碳的混合气体。
10.根据权利要求4或5所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述控制阀(6)连接，所述控制器用于控制与每组所述电堆单元一一对应的所述控制阀(6)依次开启和关闭。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111422075A (zh) * 2019-01-09 2020-07-17 上海汽车集团股份有限公司 一种车辆供电方法、装置及***
CN111952639A (zh) * 2020-08-21 2020-11-17 清华大学 快速启动高温燃料电池及控制方法
CN113921856A (zh) * 2021-10-15 2022-01-11 西南石油大学 一种基于相变材料的固体氧化物燃料电池外部热管理***及方法
CN117374358A (zh) * 2023-09-26 2024-01-09 广东佛燃科技有限公司 一种双电池堆运行的固体氧化物燃料电池发电***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101743658A (zh) * 2007-07-27 2010-06-16 沃尔沃技术公司 用于运行燃料电池的方法以及燃料电池设备
EP2209155A1 (en) * 1998-12-02 2010-07-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system with improved startability
CN103647096A (zh) * 2009-09-30 2014-03-19 Toto株式会社 固体电解质型燃料电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2209155A1 (en) * 1998-12-02 2010-07-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system with improved startability
CN101743658A (zh) * 2007-07-27 2010-06-16 沃尔沃技术公司 用于运行燃料电池的方法以及燃料电池设备
CN103647096A (zh) * 2009-09-30 2014-03-19 Toto株式会社 固体电解质型燃料电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111422075A (zh) * 2019-01-09 2020-07-17 上海汽车集团股份有限公司 一种车辆供电方法、装置及***
CN111952639A (zh) * 2020-08-21 2020-11-17 清华大学 快速启动高温燃料电池及控制方法
CN111952639B (zh) * 2020-08-21 2021-12-14 清华大学 快速启动高温燃料电池及控制方法
CN113921856A (zh) * 2021-10-15 2022-01-11 西南石油大学 一种基于相变材料的固体氧化物燃料电池外部热管理***及方法
CN117374358A (zh) * 2023-09-26 2024-01-09 广东佛燃科技有限公司 一种双电池堆运行的固体氧化物燃料电池发电***
CN117374358B (zh) * 2023-09-26 2024-05-31 广东佛燃科技有限公司 一种双电池堆运行的固体氧化物燃料电池发电***

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